Основные положения клеточной теории, ее значение
Все живые организмы состоят из клеток - из одной клетки (одноклеточные организмы) или многих (многоклеточные). Клетка - это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живой материи; это элементарная живая система. Существуют неклеточные организмы (вирусы), но они могут размножаться только в клетках. Существуют организмы, вторично потерявшие клеточное строение (некоторые водоросли). История изучения клетки связана с именами ряда ученых. Р. Гук впервые применил микроскоп для исследования тканей и на срезе пробки и сердцевины бузины увидел ячейки, которые и назвал клетками. Антони ван Левенгук впервые увидел клетки под увеличением в 270 раз. М. Шлейден и Т. Шванн явились создателями клеточной теории. Они ошибочно считали, что клетки в организме возникают из первичного неклеточного вещества. Позднее Р. Вирхов сформулировал одно из важнейших положений клеточной теории: «Всякая клетка происходит из другой клетки...» Значение клеточной теории в развитии науки велико. Стало очевидно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный компонент в морфологическом отношении; клетка является эмбриональной основой многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки - зиготы; клетка - основа физиологических и биохимических процессов в организме. Клеточная теория позволила прийти к выводу о сходстве химического состава всех клеток и еще раз подтвердила единство всего органического мира.
Этот тип расположения, в котором пентозы и фосфаты обнажаются снаружи, а основания скрыты внутри двойной спирали, реагирует на поведение этих молекул в водной среде. По существу, пентоза и фосфат являются гидрофильными, а основания - гидрофобными. Из-за вращения молекулы каждая пара оснований имеет поворот на 36º по сравнению с предыдущей.
Эти данные были получены Розалинд Франклин и Морис Уилкинс, которые довели их до сведения Уотсона и Крика, пока они проводили свои исследования. С их помощью они попытались собрать трехмерную молекулярную структуру, которая согласуется с химическими свойствами, поведением воды и геометрией этих блоков, а также с предыдущими данными. Понимание структуры этой молекулы, которая уже была отнесена к роли генетического материала, явилась следствием ускоренного роста молекулярной биологии, которая произошла с тех пор.
В конце клеточного деления каждая дочерняя клетка получает пару центриолей. Центриоли приводят к ресничкам и жгутикам, мобильным удлинениям, которые присутствуют в некоторых типах клеток. Ядерная оболочка поддерживается структурой промежуточных волокон, ядерной пластинки. Ядерная оболочка имеет частично закрытые поры белковым комплексом, ядерным пористым комплексом. Через эти комплексы действует контроль веществ, поступающих в ядро или выходящих в цитоплазму. Внутри ядра находится ядерный сок, который представляет собой жидкую часть ядра, эквивалентную цитозолю.
Современная клеточная теория включает следующие положения:
Клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
Нуклеотидные и нуклеиновые кислоты. Некоторые части в последовательности генома представляют собой гены; другие части являются межгенными регионами. Гены включают фрагменты, содержащие информацию, чтобы сделать белок. . Однако внутри генов имеются зоны сигнализации, которые не транскрибируются. Они действуют как знаки препинания, обозначая начало и конец гена. Хотя эти области не копируются, они незаменимы для остальной части гена, подлежащего расшифровке. Клетки регулируют экспрессию своих генов; они не транскрибируют и не переводят все их гены в одно и то же время.
Матрица или «каркас», образованный белками, пересекает нуклеоплазму и поддерживает хроматин. Волокна хроматина имеют разную степень сгибания, что приводит к созданию более компактной структуры. Наивысшая степень сгибания достигается при делении клеток. Затем хроматин приводит к образованию структур, которые хорошо видны под оптическим микроскопом, хромосомами. Количество и тип хромосом постоянны для каждого вида; человеческие клетки имеют 46 хромосом. Ядро образуется путем сходимости нескольких петель хроматина в секторе нуклеоплазмы.
Размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.
В геноме существуют последовательности, которые действуют как регуляторы. Они являются некодирующими областями, поскольку они не несут информацию, чтобы сделать другие молекулы или транскрибировать, но они выполняют функцию регулирования момента и скорости транскрипции генов. Чтобы регулировать транскрипцию, регуляторные последовательности должны связываться с регуляторными белками, которые известны как специфические факторы транскрипции. Интергенные последовательности представляют собой некодирующие последовательности.
Они никогда не транскрибируются и хотя существуют разные гипотезы об их значении, их функция неизвестна. Многие из них являются транспонируемыми или мобильными элементами, которые могут изменять положение в геноме. В геноме человека они составляют около 50% от общей последовательности.
В свою очередь, белки из цитозола накапливаются в ядрышке. Они, когда-то построенные, направлены на цитозоль. Ядро является наиболее заметной структурой внутри клетки, как из-за ее размера и функции. Ядро незаменимо для поддержания и размножения клеток. Если клетка теряет ядро, она быстро умирает. Даже когда потеря ядра запрограммирована как часть процесса созревания, как и с эритроцитами, клетка выживает очень мало времени, и очевидно, что она никогда не добирается до размножения.
Килией и жгутиками являются подвижные пролонгации цитоплазмы, покрытой плазматической мембраной, которые встречаются в некоторых типах клеток. Килия - короткие и многочисленные придатки; жгутики являются продолжениями большей длины и один или несколько представлены на клетку. В человеческом организме единственными клетчатыми клетками являются сперма. Жгутик образует хвост, который продвигает сперму в сперму и в женский половой путь. Однако, когда волосковые клетки являются частью ткани, реснички используются для генерации токов в окружающей среде.
Значение клеточной теории в развитии науки состоит в том, что благодаря ей стало понятно, что клетка – это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный «строительный» компонент, клетка является эмбриональной основой многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки – зиготы. Клетка – основа физиологических и биохимических процессов в организме, т.к. на клеточном уровне происходят, в конечном счёте, все физиологически и биохимические процессы. Клеточная теория позволила придти к выводу о сходстве химического состава всех клеток и ещё раз подтвердила единство всего органического мира. Все живые организмы состоят из клеток – из одной клетки (простейшие) или многих (многоклеточные). Клетка – это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живой материи; это элементарная живая система. Существует эволюционно неклеточные организмы (вирусы), но и они могут размножаться только в клетках. Различные клетки отличаются друг от друга и по строению, и по размерам (размеры клеток колеблются от 1мкм до нескольких сантиметров – это яйцеклетки рыб и птиц), и по форме (могут быть круглые как эритроциты, древовидные как нейроны), и по биохимическим характеристикам (например, в клетках, содержащих хлорофолл или бактериохлорофилл, идут процессы фотосинтеза, которые невозможны при отсутствии этих пигментов), и по функциям (различают половые клетки – гаметы и соматические – клетки тела, которые в свою очередь подразделяются на множество разных типов).
Человек представляет ресничные клетки в эпителии дыхательных путей; там, ресничное движение производит смещение к внешней стороне слоя слизи, где частицы, которые входят в воздух, захватываются. В фаллопиевых трубах цилиарное движение служит для притяжения яйцеклетки, выпущенной из яичника в брюшную полость. Однако структура ресничек и жгутиков одинакова. Оба они окружены расширением плазматической мембраны, которая принимает название аксолемы. Внутри находится аксонема, образованная микротрубочками, которые расположены в девяти периферических дублетах плюс пара центральных микротрубочек.
8. Гипотезы происхождения эукариотических клеток: симбиотическая, инвагинационная, клонирования. Наиболее популярна в настоящее время симбиотическая гипотеза происхождения эукариотических клеток, согласно которой основой, или клеткой-хозяином, в эволюции клетки эукариотического типа послужил анаэробный прокариот, способный лишь к амебоидному движению. Переход к аэробному дыханию связан с наличием в клетке митохондрии, которые произошли путем изменений симбионтов - аэробных бактерий, проникших в клетку-хозяина и сосуществовавших с ней.
Другие белки, связанные с микротрубочками, помогают им поддерживать эту характерную организацию. Из каждого периферического дублета, кроме того, два плеча, образованные цилиарным динеином, проецируются через определенные промежутки времени белок, связанный с вышеупомянутым цитоплазматическим динеином, действующим как моторный белок. У основания ресничек или жгутика находится базальное тело, образованное девятью трубными триплетами. Его структура известна как 9 0. Структура базального тела равна структуре центриоли.
Центриоли и базальные тела могут происходить друг от друга. Килии и жгутики растут из базального тела. Природа и поток генетической информации. Нуклеотид образуется комбинацией трех молекул: азотистого основания, пентозы и фосфорной кислоты. Нуклеотиды относятся к двум различным группам, в зависимости от типа пентозы, которые они содержат: те, которые содержат рибозу, являются рибонуклеотидами, а те, которые содержат дезоксирибозу, являются дезоксирибонуклеотидами. В свою очередь, существуют две группы азотистых оснований: пурины, образованные двумя кольцами углерода и азота и пиримидиками, меньшими, чем предыдущие, поскольку они состоят из одного кольца.
Сходное происхождение предполагают для жгутиков, предками которых служили симбионты-бактерии, имевшие жгутик и напоминавшие современных спирохет. Приобретение клеткой жгутиков имело наряду с освоением активного способа движения важное следствие общего порядка. Предполагают, что базальные тельца, которыми снабжены жгутики, могли эволюционировать в центриоли в процессе возникновения механизма митоза.
Пуриновые основания представляют собой аденин и гуанин, а пиримидики включают цитозин, тимин и урацил. Соединение азотистого основания с пентозой образует нуклеозид. К этому можно добавить 1, 2 или 3 молекулы фосфорной кислоты. Таким образом получают нуклеотиды, которые называются нуклеозидмонофосфатом, дифосфатом или трифосфатом.
Все участвующие соединения производятся реакциями конденсации. Фосфаты связаны между собой ангидридными связями. Связи ангидридного типа между фосфатными группами относятся к типу высокоэнергетического связывания. Они названы так потому, что они хранят больше энергии, чем другие ковалентные связи. Это связано с тем, что фосфатные группы имеют тенденцию давать протоны, получая отрицательные заряды, которые отталкивают друг друга; поэтому, чтобы присоединиться к ним, необходимо преодолеть отталкивающую силу, то есть нужно доставить большее количество энергии.
Способность зеленых растений к фотосинтезу обусловлена присутствием в их клетках хлоропластов. Сторонники симбиотической гипотезы считают, что симбионтами клетки-хозяина, давшими начало хлоропластам, послужили прокариотические синезеленые водоросли.
Серьезным доводом в пользу симбиотического происхождения митохондрий, центриолей и хлоропластов является то, что перечисленные органеллы имеют собственную ДНК. Вместе с тем белки бациллин и тубулин, из которых состоят жгутики и реснички соответственно современных прокариот и эукариот, имеют различное строение.
И наоборот, когда эти связи гидролизуются, энергия высвобождается. Из-за наличия связей с высокой энергией нуклеозиддифосфат и трифосфат используются в качестве энергетических посредников: они хранят или дают определенное количество энергии через образование или гидролиз одной связи.
В дополнение к функции энергетических промежуточных продуктов, в основном выполняемых аденин-рибонуклеотидами, свободные нуклеотиды являются компонентами коферментов; как таковые, они связываются с определенными ферментами, для операции которых они незаменимы. Но функция нуклеотидов, которая займет у нас в этой главе, заключается в том, что они выполняют в качестве мономеров нуклеиновых кислот. Рибонуклеотиды полимеризуются друг с другом с образованием рибонуклеиновой кислоты, тогда как дезоксирибонуклеотиды полимеризуются, что приводит к дезоксирибонуклеиновой кислоте.
Центральным и трудным для ответа является вопрос о происхождении ядра. Предполагают, что оно также могло образоваться из симбионта-прокариота. Увеличение количества ядерной ДНК, во много раз превышающее в современной эукариотической клетке ее количество в митохондрий или хлоропласте, происходило, по-видимому, постепенно путем перемещения групп генов из геномов симбионтов. Нельзя исключить, однако, что ядерный геном формировался путем наращивания генома клетки-хозяина (без участия симбионтов).
Реакция полимеризации требует наличия нуклеотидных трифосфатов в качестве субстратов. Однако, когда образуется связь между двумя нуклеотидами, тот, который включен в цепь, теряет два своих внешних фосфата. Таким образом, как только полимеры образуются, они состоят из монофосфатных нуклеотидных цепей.
Нуклеотиды связаны друг с другом фосфодиэфирными связями. Указанные связи получают взаимодействием гидроксила, присоединенного к углероду в положении 3 рибозы первого нуклеотида, с фосфатной группой, присоединенной к углероду в положении 5 входящего нуклеотида. Следовательно, два конца цепи различны: первый нуклеотид цепи имеет свободную фосфатную группу в положении 5 ', в то время как последний имеет свободный гидроксил в положении 3'.
Согласно инвагинационной гипотезе , предковой формой эукариотической клетки был аэробный прокариот. Внутри такой клетки-хозяина находилось одновременно несколько геномов, первоначально прикреплявшихся к клеточной оболочке. Органеллы, имеющие ДНК, а также ядро, возникли путем впячивания и отшнуровывания участков оболочки с последующей функциональной специализацией в ядро, митохондрий, хлоропласты. В процессе дальнейшей эволюции произошло усложнение ядерного генома, появилась система цитоплазматических мембран.
Они расположены в цитоплазме. Дезоксирибонуклеиновая кислота. Нуклеотиды одной и той же цепи соединены фосфодиэфирными мостиками. Кроме того, обе цепочки сталкиваются с их основами, которые устанавливают между собой перемычки типа водородного моста. Базовые пары, которые образуются при столкновении с цепями, не делают это наугад, но всегда имеют базовую пирику и пиримидику в паре; более конкретно: аденин с тимином и цитозином с гуанином. Это специфическое спаривание происходит по двум причинам: для стерического ограничения и для состава оснований.
Инвагинационная гипотеза хорошо объясняет наличие в оболочках ядра, митохондрий, хлоропластов, двух мембран. Однако она не может ответить на вопрос, почему биосинтез белка в хлоропластах и митохондриях в деталях соответствует таковому в современных прокариотических клетках, но отличается от биосинтеза белка в цитоплазме эукариотической клетки.
Дополнив основание пиримидическим, ширина пары оснований и всей молекулы постоянна. Это делает структуру более стабильной. Кроме того, как аденин, так и тимин, с одной стороны, и цитозин и гуанин, с другой стороны, имеют заместители в соответствующих положениях для установления водородной связи. Между аденином и тимином образуются два и между цитозином и гуанином - три водородные связи. Это правило взаимодополняемости оснований определяет, что базовый состав цепи абсолютно подчинен таковой другой цепи, которая образует молекулу; обе цепи являются взаимодополняющими.
Клонирование. В биологии - метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Именно так, на протяжении миллионов лет, размножаются в природе многие виды растений и некоторых животных. Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами. Термин "клон" как таковой происходит от греческого слова "klon", что означает - веточка, побег, черенок, и имеет отношение, прежде всего, к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями в сельском хозяйстве известно уже тысячи лет. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе. Только у животных все происходит иначе. По мере роста клеток животных происходит их специализация, то есть клетки теряют способность реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре многих поколений.
Как мы увидим, этот факт необходим для механизмов самодупликации и транскрипции. Что касается последовательности оснований цепочки, то никаких ограничений нет: основания могут происходить в любом порядке. Две антипараллельные и комплементарные цепи принимают правостороннюю спиральную структуру в пространстве, как если бы они были намотаны на воображаемый цилиндр. Перила будут представлены поперечными осями цепей, пентозой и фосфатными последовательностями, соединенными фосфодиэфирными мостиками. Между двумя «рельсами» парами оснований, перпендикулярными оси, были бы этапы.
Основные положения клеточной теории, ее значение
Все живые организмы состоят из клеток - из одной клетки (одноклеточные организмы) или многих (многоклеточные). Клетка - это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живой материи; это элементарная живая система. Существуют неклеточные организмы (вирусы), но они могут размножаться только в клетках. Существуют организмы, вторично потерявшие клеточное строение (некоторые водоросли). История изучения клетки связана с именами ряда ученых. Р. Гук впервые применил микроскоп для исследования тканей и на срезе пробки и сердцевины бузины увидел ячейки, которые и назвал клетками. Антони ван Левенгук впервые увидел клетки под увеличением в 270 раз. М. Шлейден и Т. Шванн явились создателями клеточной теории. Они ошибочно считали, что клетки в организме возникают из первичного неклеточного вещества. Позднее Р. Вирхов сформулировал одно из важнейших положений клеточной теории: «Всякая клетка происходит из другой клетки...» Значение клеточной теории в развитии науки велико. Стало очевидно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный компонент в морфологическом отношении; клетка является эмбриональной основой многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки - зиготы; клетка - основа физиологических и биохимических процессов в организме. Клеточная теория позволила прийти к выводу о сходстве химического состава всех клеток и еще раз подтвердила единство всего органического мира.
Этот тип расположения, в котором пентозы и фосфаты обнажаются снаружи, а основания скрыты внутри двойной спирали, реагирует на поведение этих молекул в водной среде. По существу, пентоза и фосфат являются гидрофильными, а основания - гидрофобными. Из-за вращения молекулы каждая пара оснований имеет поворот на 36º по сравнению с предыдущей.
Эти данные были получены Розалинд Франклин и Морис Уилкинс, которые довели их до сведения Уотсона и Крика, пока они проводили свои исследования. С их помощью они попытались собрать трехмерную молекулярную структуру, которая согласуется с химическими свойствами, поведением воды и геометрией этих блоков, а также с предыдущими данными. Понимание структуры этой молекулы, которая уже была отнесена к роли генетического материала, явилась следствием ускоренного роста молекулярной биологии, которая произошла с тех пор.
В конце клеточного деления каждая дочерняя клетка получает пару центриолей. Центриоли приводят к ресничкам и жгутикам, мобильным удлинениям, которые присутствуют в некоторых типах клеток. Ядерная оболочка поддерживается структурой промежуточных волокон, ядерной пластинки. Ядерная оболочка имеет частично закрытые поры белковым комплексом, ядерным пористым комплексом. Через эти комплексы действует контроль веществ, поступающих в ядро или выходящих в цитоплазму. Внутри ядра находится ядерный сок, который представляет собой жидкую часть ядра, эквивалентную цитозолю.
Современная клеточная теория включает следующие положения:
Клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны (гомологичны) по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ;
Нуклеотидные и нуклеиновые кислоты. Некоторые части в последовательности генома представляют собой гены; другие части являются межгенными регионами. Гены включают фрагменты, содержащие информацию, чтобы сделать белок. . Однако внутри генов имеются зоны сигнализации, которые не транскрибируются. Они действуют как знаки препинания, обозначая начало и конец гена. Хотя эти области не копируются, они незаменимы для остальной части гена, подлежащего расшифровке. Клетки регулируют экспрессию своих генов; они не транскрибируют и не переводят все их гены в одно и то же время.
Матрица или «каркас», образованный белками, пересекает нуклеоплазму и поддерживает хроматин. Волокна хроматина имеют разную степень сгибания, что приводит к созданию более компактной структуры. Наивысшая степень сгибания достигается при делении клеток. Затем хроматин приводит к образованию структур, которые хорошо видны под оптическим микроскопом, хромосомами. Количество и тип хромосом постоянны для каждого вида; человеческие клетки имеют 46 хромосом. Ядро образуется путем сходимости нескольких петель хроматина в секторе нуклеоплазмы.
Размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;
В сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.
В геноме существуют последовательности, которые действуют как регуляторы. Они являются некодирующими областями, поскольку они не несут информацию, чтобы сделать другие молекулы или транскрибировать, но они выполняют функцию регулирования момента и скорости транскрипции генов. Чтобы регулировать транскрипцию, регуляторные последовательности должны связываться с регуляторными белками, которые известны как специфические факторы транскрипции. Интергенные последовательности представляют собой некодирующие последовательности.
Они никогда не транскрибируются и хотя существуют разные гипотезы об их значении, их функция неизвестна. Многие из них являются транспонируемыми или мобильными элементами, которые могут изменять положение в геноме. В геноме человека они составляют около 50% от общей последовательности.
В свою очередь, белки из цитозола накапливаются в ядрышке. Они, когда-то построенные, направлены на цитозоль. Ядро является наиболее заметной структурой внутри клетки, как из-за ее размера и функции. Ядро незаменимо для поддержания и размножения клеток. Если клетка теряет ядро, она быстро умирает. Даже когда потеря ядра запрограммирована как часть процесса созревания, как и с эритроцитами, клетка выживает очень мало времени, и очевидно, что она никогда не добирается до размножения.
Килией и жгутиками являются подвижные пролонгации цитоплазмы, покрытой плазматической мембраной, которые встречаются в некоторых типах клеток. Килия - короткие и многочисленные придатки; жгутики являются продолжениями большей длины и один или несколько представлены на клетку. В человеческом организме единственными клетчатыми клетками являются сперма. Жгутик образует хвост, который продвигает сперму в сперму и в женский половой путь. Однако, когда волосковые клетки являются частью ткани, реснички используются для генерации токов в окружающей среде.
Значение клеточной теории в развитии науки состоит в том, что благодаря ей стало понятно, что клетка – это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный «строительный» компонент, клетка является эмбриональной основой многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки – зиготы. Клетка – основа физиологических и биохимических процессов в организме, т.к. на клеточном уровне происходят, в конечном счёте, все физиологически и биохимические процессы. Клеточная теория позволила придти к выводу о сходстве химического состава всех клеток и ещё раз подтвердила единство всего органического мира. Все живые организмы состоят из клеток – из одной клетки (простейшие) или многих (многоклеточные). Клетка – это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живой материи; это элементарная живая система. Существует эволюционно неклеточные организмы (вирусы), но и они могут размножаться только в клетках. Различные клетки отличаются друг от друга и по строению, и по размерам (размеры клеток колеблются от 1мкм до нескольких сантиметров – это яйцеклетки рыб и птиц), и по форме (могут быть круглые как эритроциты, древовидные как нейроны), и по биохимическим характеристикам (например, в клетках, содержащих хлорофолл или бактериохлорофилл, идут процессы фотосинтеза, которые невозможны при отсутствии этих пигментов), и по функциям (различают половые клетки – гаметы и соматические – клетки тела, которые в свою очередь подразделяются на множество разных типов).
Человек представляет ресничные клетки в эпителии дыхательных путей; там, ресничное движение производит смещение к внешней стороне слоя слизи, где частицы, которые входят в воздух, захватываются. В фаллопиевых трубах цилиарное движение служит для притяжения яйцеклетки, выпущенной из яичника в брюшную полость. Однако структура ресничек и жгутиков одинакова. Оба они окружены расширением плазматической мембраны, которая принимает название аксолемы. Внутри находится аксонема, образованная микротрубочками, которые расположены в девяти периферических дублетах плюс пара центральных микротрубочек.
8. Гипотезы происхождения эукариотических клеток: симбиотическая, инвагинационная, клонирования. Наиболее популярна в настоящее время симбиотическая гипотеза происхождения эукариотических клеток, согласно которой основой, или клеткой-хозяином, в эволюции клетки эукариотического типа послужил анаэробный прокариот, способный лишь к амебоидному движению. Переход к аэробному дыханию связан с наличием в клетке митохондрии, которые произошли путем изменений симбионтов - аэробных бактерий, проникших в клетку-хозяина и сосуществовавших с ней.
Другие белки, связанные с микротрубочками, помогают им поддерживать эту характерную организацию. Из каждого периферического дублета, кроме того, два плеча, образованные цилиарным динеином, проецируются через определенные промежутки времени белок, связанный с вышеупомянутым цитоплазматическим динеином, действующим как моторный белок. У основания ресничек или жгутика находится базальное тело, образованное девятью трубными триплетами. Его структура известна как 9 0. Структура базального тела равна структуре центриоли.
Центриоли и базальные тела могут происходить друг от друга. Килии и жгутики растут из базального тела. Природа и поток генетической информации. Нуклеотид образуется комбинацией трех молекул: азотистого основания, пентозы и фосфорной кислоты. Нуклеотиды относятся к двум различным группам, в зависимости от типа пентозы, которые они содержат: те, которые содержат рибозу, являются рибонуклеотидами, а те, которые содержат дезоксирибозу, являются дезоксирибонуклеотидами. В свою очередь, существуют две группы азотистых оснований: пурины, образованные двумя кольцами углерода и азота и пиримидиками, меньшими, чем предыдущие, поскольку они состоят из одного кольца.
Сходное происхождение предполагают для жгутиков, предками которых служили симбионты-бактерии, имевшие жгутик и напоминавшие современных спирохет. Приобретение клеткой жгутиков имело наряду с освоением активного способа движения важное следствие общего порядка. Предполагают, что базальные тельца, которыми снабжены жгутики, могли эволюционировать в центриоли в процессе возникновения механизма митоза.
Пуриновые основания представляют собой аденин и гуанин, а пиримидики включают цитозин, тимин и урацил. Соединение азотистого основания с пентозой образует нуклеозид. К этому можно добавить 1, 2 или 3 молекулы фосфорной кислоты. Таким образом получают нуклеотиды, которые называются нуклеозидмонофосфатом, дифосфатом или трифосфатом.
Все участвующие соединения производятся реакциями конденсации. Фосфаты связаны между собой ангидридными связями. Связи ангидридного типа между фосфатными группами относятся к типу высокоэнергетического связывания. Они названы так потому, что они хранят больше энергии, чем другие ковалентные связи. Это связано с тем, что фосфатные группы имеют тенденцию давать протоны, получая отрицательные заряды, которые отталкивают друг друга; поэтому, чтобы присоединиться к ним, необходимо преодолеть отталкивающую силу, то есть нужно доставить большее количество энергии.
Способность зеленых растений к фотосинтезу обусловлена присутствием в их клетках хлоропластов. Сторонники симбиотической гипотезы считают, что симбионтами клетки-хозяина, давшими начало хлоропластам, послужили прокариотические синезеленые водоросли.
Серьезным доводом в пользу симбиотического происхождения митохондрий, центриолей и хлоропластов является то, что перечисленные органеллы имеют собственную ДНК. Вместе с тем белки бациллин и тубулин, из которых состоят жгутики и реснички соответственно современных прокариот и эукариот, имеют различное строение.
И наоборот, когда эти связи гидролизуются, энергия высвобождается. Из-за наличия связей с высокой энергией нуклеозиддифосфат и трифосфат используются в качестве энергетических посредников: они хранят или дают определенное количество энергии через образование или гидролиз одной связи.
В дополнение к функции энергетических промежуточных продуктов, в основном выполняемых аденин-рибонуклеотидами, свободные нуклеотиды являются компонентами коферментов; как таковые, они связываются с определенными ферментами, для операции которых они незаменимы. Но функция нуклеотидов, которая займет у нас в этой главе, заключается в том, что они выполняют в качестве мономеров нуклеиновых кислот. Рибонуклеотиды полимеризуются друг с другом с образованием рибонуклеиновой кислоты, тогда как дезоксирибонуклеотиды полимеризуются, что приводит к дезоксирибонуклеиновой кислоте.
Центральным и трудным для ответа является вопрос о происхождении ядра. Предполагают, что оно также могло образоваться из симбионта-прокариота. Увеличение количества ядерной ДНК, во много раз превышающее в современной эукариотической клетке ее количество в митохондрий или хлоропласте, происходило, по-видимому, постепенно путем перемещения групп генов из геномов симбионтов. Нельзя исключить, однако, что ядерный геном формировался путем наращивания генома клетки-хозяина (без участия симбионтов).
Реакция полимеризации требует наличия нуклеотидных трифосфатов в качестве субстратов. Однако, когда образуется связь между двумя нуклеотидами, тот, который включен в цепь, теряет два своих внешних фосфата. Таким образом, как только полимеры образуются, они состоят из монофосфатных нуклеотидных цепей.
Нуклеотиды связаны друг с другом фосфодиэфирными связями. Указанные связи получают взаимодействием гидроксила, присоединенного к углероду в положении 3 рибозы первого нуклеотида, с фосфатной группой, присоединенной к углероду в положении 5 входящего нуклеотида. Следовательно, два конца цепи различны: первый нуклеотид цепи имеет свободную фосфатную группу в положении 5 ', в то время как последний имеет свободный гидроксил в положении 3'.
Согласно инвагинационной гипотезе , предковой формой эукариотической клетки был аэробный прокариот. Внутри такой клетки-хозяина находилось одновременно несколько геномов, первоначально прикреплявшихся к клеточной оболочке. Органеллы, имеющие ДНК, а также ядро, возникли путем впячивания и отшнуровывания участков оболочки с последующей функциональной специализацией в ядро, митохондрий, хлоропласты. В процессе дальнейшей эволюции произошло усложнение ядерного генома, появилась система цитоплазматических мембран.
Они расположены в цитоплазме. Дезоксирибонуклеиновая кислота. Нуклеотиды одной и той же цепи соединены фосфодиэфирными мостиками. Кроме того, обе цепочки сталкиваются с их основами, которые устанавливают между собой перемычки типа водородного моста. Базовые пары, которые образуются при столкновении с цепями, не делают это наугад, но всегда имеют базовую пирику и пиримидику в паре; более конкретно: аденин с тимином и цитозином с гуанином. Это специфическое спаривание происходит по двум причинам: для стерического ограничения и для состава оснований.
Инвагинационная гипотеза хорошо объясняет наличие в оболочках ядра, митохондрий, хлоропластов, двух мембран. Однако она не может ответить на вопрос, почему биосинтез белка в хлоропластах и митохондриях в деталях соответствует таковому в современных прокариотических клетках, но отличается от биосинтеза белка в цитоплазме эукариотической клетки.
Дополнив основание пиримидическим, ширина пары оснований и всей молекулы постоянна. Это делает структуру более стабильной. Кроме того, как аденин, так и тимин, с одной стороны, и цитозин и гуанин, с другой стороны, имеют заместители в соответствующих положениях для установления водородной связи. Между аденином и тимином образуются два и между цитозином и гуанином - три водородные связи. Это правило взаимодополняемости оснований определяет, что базовый состав цепи абсолютно подчинен таковой другой цепи, которая образует молекулу; обе цепи являются взаимодополняющими.
Клонирование. В биологии - метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Именно так, на протяжении миллионов лет, размножаются в природе многие виды растений и некоторых животных. Однако сейчас термин "клонирование" обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами. Термин "клон" как таковой происходит от греческого слова "klon", что означает - веточка, побег, черенок, и имеет отношение, прежде всего, к вегетативному размножению. Клонирование растений черенками, почками или клубнями в сельском хозяйстве известно уже тысячи лет. При вегетативном размножении и при клонировании гены не распределяются по потомкам, как в случае полового размножения, а сохраняются в полном составе. Только у животных все происходит иначе. По мере роста клеток животных происходит их специализация, то есть клетки теряют способность реализовывать всю генетическую информацию, заложенную в ядре многих поколений.